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Hydraulik I

Hydraulik I. W. Kinzelbach. Gerinneströmung (2) (mit Reibung). Reibungsbehaftete Strömung: Begriffe (1). Reibungsbehaftete Strömung: Begriffe (2). Spez. Energiehöhe. Energiehöhe. Sohlgefälle. Energieliniengefälle. Wasserspiegelgefälle. Normalabfluss (1).

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Hydraulik I

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Presentation Transcript

  1. Hydraulik I W. Kinzelbach Gerinneströmung (2) (mit Reibung)

  2. Reibungsbehaftete Strömung: Begriffe (1)

  3. Reibungsbehaftete Strömung: Begriffe (2) Spez. Energiehöhe Energiehöhe Sohlgefälle Energieliniengefälle Wasserspiegelgefälle

  4. Normalabfluss (1) Stationärer, gleichförmiger Abfluss, bei dem die antreibende Kraft (Hangabtriebskomponente des Fluidgewichts) mit der Reibungskraft aus der Sohlschubspannung im Gleichgewicht steht. Gleichförmiger Abfluss

  5. Normalabfluss (2) Impulssatz S1=S2 tom=Mittelwert der Sohlschubspannung t Lu= benetzter Umfang

  6. Hydraulischer Radius rhy=A/Lu Fläche benetzter Umfang hydraulischer Radius pd2/4 pd d/4

  7. Fliessformel für Normalabfluss (1) Verlustformel für das rauhe Rohr (Re sehr gross) Rohrdurchmesser durch 4*rhy ersetzt: und Fliessgesetz nach Darcy-Weissbach

  8. Fliessformel für Normalabfluss (2) liefern unter Verwendung der Näherungsformel die Manning-Strickler-Formel kst hat die Dimension m1/3/s kst hängt mit der äquivalen- ten Sandrauhigkeit k zusammen über

  9. Rauhigkeitsbeiwerte für Gerinne kst in m1/3/s Beispiele: Flussbett mit fester Sohle 40 Flussbett mit Geröll 30 Wildbach 20 Erdkanal in festem Material glatt 60 Mauerwerk 60 Zementglattstrich 100 Grobe Betonauskleidung 55 Geschliffener Zementputz 100 Glatte Gerinne weisen grosse, rauhe Geinne kleine kst auf

  10. Diagramm zur Bestimmung der Normalabflusstiefe

  11. Hydraulisch günstige Gerinneform Bei konstanter Querschnittsfläche A ist Q am grössten, wenn Lu ein Minimum annimmt. Günstigstes Rechtecksgerinne Günstigstes Trapezgerinne

  12. Gegliederte Querschnitte • Näherung: • Manning-Strickler in jedem Teilabschnitt gültig • Wasserspiegel im Querschnitt horizontal • Energiegefälle in jedem Teilabschnitt gleich n Teildurchflussflächen

  13. Freispiegelabfluss in kreisförmigen Kanalrohren Vollfüllung: Teilfüllung:

  14. Örtliche Verluste in Gerinnen Pfeilerstau  = Verbauungsgrad = SbPfeiler/bges d0 = Formbeiwert des Pfeilers

  15. Örtliche Verluste in Gerinnen Sohlschwelle

  16. Örtliche Verluste in Gerinnen Rechenverluste a = lichter Stababstand, b=Stabdicke, b Formbeiwert 1.7-2.5, d Verlegungsgrad

  17. Kontrollbauwerke (1) Unterströmt Planschütz Segmentschütz Überströmt Messwehr Rundkroniges Wehr

  18. Kontrollbauwerke (2) Typische h-Q-Linien Günstiger für Regelung von Q Günstiger für Regelung von h

  19. Kontrollbauwerke (3) Venturi Messgerinne

  20. Scharfkantiger Überfall (1) bzw.

  21. Scharfkantiger Überfall (2) m hängt von relativer Überfallhöhe ab Im linearen Bereich gilt m=0.611+0.075 h1/w

  22. Hydrodynamisch geformter Überfall

  23. Überfallbeiwerte rundkroniger Wehre

  24. Dreieckswehr Gut für kleine Abflüsse: Spreizung des Messbereichs

  25. Breitkroniges Wehr

  26. Unterströmtes Schütz mit

  27. Abflussmessung (1) • - Auslitern • - Geschwindigkeitsmessung und Multiplikation mit • zugehörigem Fliessquerschnitt • Venturigerinne

  28. Abflussmessung (2) - Messwehre Echolot zur Bestimmung von h Q aus fester Beziehung zwischen Abfluss und Wassertiefe im Oberwasser

  29. Ungleichförmige Abflüsse

  30. Ungleichförmige Abfüsse

  31. Energiegleichung & Kontinuitätsgleichung

  32. Bsp.: strömend zum Wehr

  33. Bsp.: ‚frisch schiessend‘

  34. Bsp.: schiessend aber weniger steil

  35. Bsp.: schiessend, zu wenig steil

  36. Bsp.: schiessend, eingestaut

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